1. Experimenty z jadrovej fyziky na gymnáziách
PaedDr. Ľuboš Krišťák, PhD.

2. Obsah 1 Úvod 2 Analýza súčasného stavu vyučovania jadrovej fyziky
2.1 Výskum v oblasti používania experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovaní
2.2 Vyučovanie jadrovej fyziky
2.3 Komparácia učebných textov na Slovensku a v zahraničí
3 Ciele a hypotézy práce
4 Návrh zmien
4.1 Parciálne zmeny v obsahu učiva
4.2 Príprava experimentov
5 Pedagogický experiment
5.1 Výber vhodných tried
5.2 Analýza didaktických testov
5.3 Vyhodnotenie didaktických testov
5.4 Vyhodnotenie dotazníka
Závery
6.1 Závery vyplývajúce z pedagogického experimentu
6.2 Prínos a usmernenie pre prax

3. 1 Úvod Súčasný stav vyučovania fyziky na gymnáziách
vedomosti u žiakov sú povrchné, často faktografického charakteru
neschopnosť žiakov aplikovať poznatky na javy v bežnom živote
pri riešení problémov – snaha o nájdenie vhodného matematického vzťahu bez hlbšieho pochopenia – neschopnosť vyvodiť závery
nízka obľúbenosť fyziky u žiakov
Príčiny
reforma vzdelávacieho systému v rokoch 1975 až 1985 – „idea jednotnej školy“
prehustenie osnov – memorovanie bez pochopenia fyzikálnej podstaty
nízka názornosť, monotónne učebnice, malý počet experimentov a praktických aplikácií
Riešenia
reforma fyzikálneho vzdelávania
koncepcia redukcie učiva a hodinových dotácií nie je reforma
analýza vzdelávacích systémov v zahraničí
potreba prebudovať osnovy od základu, nové metódy, nový obsah
potreba nových učebníc, rôznych alternatív
tvorba rozličných variantov školských vzdelávacích programov (3+1, )
Podľa tejto reformy mal študent gymnázia získa úplný a ucelený obraz základných pojmov a zákonov
fyziky (a iných disciplín). Viedlo to k prehusteniu osnov a k memorovaniu. Získané poznatky boli povrchné, pri riešení úloh ich študenti
často nevedeli použiť a skoro po maturite ich zabudli. Druhou myšlienkou bola idea jednotnej školy. Všetci študenti sa mali v princípe učiť a naučiť
tú istú látku.
Študenti by mali mať možnosť vybrať si vlastnú vzdelávaciu cestu odpovedajúcu jeho záujmom a schopnostiam

4. Súčasný stav vyučovania jadrovej fyziky na gymnáziách
vedomosti žiakov z jadrovej fyziky sú len faktografického charakteru
reálne predstavy žiakov o rádioaktívnom žiarení sú príliš povrchné
prílišná teoretickosť daného tematického celku
absencia experimentov z jadrovej fyziky
Jednou z možností ako odstrániť prílišnú teoretickosť a náročnosť danej kapitoly je zaradenie experimentov, ktoré:
vo svojej podstate najlepšie kopírujú reálne situácie zo života
môžu zvýšiť názornosť fyzikálnych javov
môžu prispieť k zvýšeniu záujmu žiakov o fyziku

5. 2 Analýza súčasného stavu vyučovania jadrovej fyziky na Slovensku a v zahraničí
2.1 Výskum v oblasti používania experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovaní
Klasické experimenty
V Anglicku, Nemecku, Rakúsku a Česku sme nezistili, že by bol v súčasnosti vykonávaný výskum v oblasti použitia klasických experimentov z jadrovej fyziky
Počítačom podporované experimenty
Tufts University, Oregon University, Dickinson College (USA)
Helsinská univerzita (Helsinki, Fínsko), University of Ljubljana (Slovinsko), Universitat Politecnica de Catalunya (Barcelona, Španielsko), Katedra didaktiky fyziky MF fakulty v Prahe, Katedra fyziky prírodovednej fakulty Ostravskej univerzity,
Center for Microcomputer Applications (CMA, Amstel Institute University of Amsterdam, Holandsko), Leybold (LD Didactics, Hurth, Nemecko), Phywe Systeme GmbH (Goettingen, Nemecko), NTL (Neutal, Rakúsko)
- používanie klasických experimentov je v zahraničí úplnou samozrejmosťou, dostali sa do vyučovania v 60tych rokoch,
- odvtedy sa modernizuje prístrojové vybavenie, keďže firmy zaoberajúce sa prístrojovým vybavením prichádzajú stále s modernejšími a jednoduchšími pomôckami
- väčšina pracovísk vo svete sa venuje používaniu počítačom podporovaných experimentov vo fyzikálnom vzdelávaní ako celku, vrátane jadrovej experimentov z jadrovej fyziky
- výskumy sú väčšinou zamerané na vývoj nových zariadení pre počítačom podporované laboratóriá, rovnako aj na výskum v oblasti didaktiky fyziky
- najviac pracovísk zaoberajúcich sa problematike využívania počítačom podporovaných laboratórií je na území USA (centrum pre vyučovanie prírodovedných predmetov Tufts university – Medford pod vedením Ronalda K. Thortona, D. Sokoloff z Oregonskej univerzity, Priscilla Laws z Dickinson College...
- Ari Hemelainen v Helsinkach, Frantisek Lustig – katedra didaktiky fyziky MF fakulty v Prahe, katedra fyziky prírodovedeckej fakulty Ostravskej univerzity
- problematike počítačom podporovaných experimentov sa venuje aj celý rad firiem vo Svete

6. 2.1 Výskum v oblasti používania experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovaní
Na Slovensku sa problematike počítačom podporovaných experimentov venuje niekoľko pracovísk napr.:
Oddelenie didaktiky fyziky katedry teoretickej fyziky a didaktiky fyziky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave,
Katedra fyziky Fakulty prírodných vied UKF v Nitre,
Katedra fyziky Fakulty prírodných vied UMB v Banskej Bystrici,
Katedra fyziky Fakulty humanitných a prírodných vied PU v Prešove.
Aktívna účasť slovenských pracovísk v projektoch s danou problematikou
Tempus AC-JEP Innovation of teacher training in Physics and Math (Bratislava, Nitra),
Tempus JEP 0119/91/93 Microcomputer Based Laboratory Applied in Physics Education and Teacher Training (Bratislava, Nitra),
Tempus JEP Science Teacher Training (Banská Bystrica, Nitra, Prešov),
Computerised Laboratory in Science and Technology Teaching (ComLab I, ComLab II) (Banská Bystrica).
v rokoch 1995 – 1998 Katedra fyziky UMB v BB koordinovala medzinárodný projekt v rámci programu Tempus „Science Teacher Training 2000 so zameraním na reštrukturalizáciu prípravy učiteľov prírodovedných predmetov a využívanie moderných IKT vo vyučovaní, na projekte spolupracovali aj terajšia katedra fyziky FHPV PU v Prešove, katedra fyziky FPV UKF v Nitre
Katedra základov a didaktiky fyziky MFF UK v Bratislave (terajšia katedra teoretickej fyziky a didaktiky fyziky) spolupracovala na medzinárodnom projekte Tempus – Microcomputer Based Laboratory Applied in Physics Education and Teacher Training – na projekte spolupracovala aj katedra fyziky UKF v Nitre
Medzinárodný projekt Tempus Innovation of teacher training in physiscs and maths – cieľom bolo vypracovať rad originálnych vyučovacích postupov s využitím IKT, multimediálnych prostriedkov i Internetu a implementovať ich do profesijnej učiteľskej prípravy – Nitra, Bratislava
Projekt v rámci programu Leonardo da Vinci pod názvom Computerised Laboratory in Science and Technology Teaching – na ktorom spolupracovala FPV UMB v BB – rozpracovanie nástrojov a multimediálnych kurzov, ktoré zjednotia rozličné metódy aplikovania IKT, jeho pokračovateľom projekt ComLab II, ktorý nadväzuje na výsledky dosiahnuté v rámci prvého pilotného projektu ComLab, ktoré sú dostupné na stránke tohto projektu. Nový projekt rozšíri niektoré z kurzov vytvorených v rámci prvého projektu a vyvinie i niekoľko nových kurzov, ktoré budú zamerané na dosiahnutie efektívnej podpory prírodovedných disciplín pridružených k technologickým odvetviam

7. 2.2 Vyučovanie jadrovej fyziky
Slovensko
jadrová fyzika preberaná v poslednom ročníku vyučovania fyziky
tematický celok „Atómové jadrá a elementárne častice“
žiadne experimenty
Česká republika
rámcový charakter učebných osnov
tematický celok „Jadrová fyzika“
experimenty – súprava GAMABETA
Rakúsko
jadrová fyzika preberaná v troch kapitolách „Atómová fyzika“, „Atómové jadro“, „Ochrana pred žiarením“
v učebných osnovách zaradené pokusy z jadrovej fyziky
Anglicko
A – level učebnica – jadrová fyzika preberaná v poslednom ročníku
jadrová fyzika preberaná v tematickom celku „Vnútro atómu“
experimenty z jadrovej fyziky zaradené v učebnici
SR – 2 učebnice....Atómové jadrá – 10 kapitol
Osnovy v ČR majú rámcový charakter – učivo nie je členené do ročníkov, nie sú uvedené hodinové dotácie pre jednotlivé témy a pod., Jadrová fyzika je preberaná v tematickom celku „Fyzika mikrosveta“ a celok je rozdelený do troch kapitol (Základné poznatky kvantovej fyziky, Fyzika elektrónového obalu, Jadrová fyzika).Jadrová fyzika 7 kapitol + 3 rozširujúce a doplňujúce.
Rakúsko – učiteľ si vyberá pre ktoré pokusy sa rozhodne: dolet alfa častíc, absorpcia beta žiarenia, absorpcia gama žiarenia, štatistika rád. premeny
Používané experimenty Anglicko: detekcia žiarenia pomocou fotoemulzie, pozorovanie stôp častíc v hmlovej komore, meranie ionizačného prúdu spôsobeného časticami alfa, prenikavosť rádioaktívneho žiarenia, správanie sa žiarení alfa, beta, gama v magnetickom poli, meranie polčasu premeny izotopu,

8. 2.3 Komparácia učebných textov na Slovensku a v zahraničí
Porovnali sme učebnice používané na Slovensku, v Rakúsku a v Anglicku:
- Pišút, J. et al: Fyzika pre 4. ročník gymnázií
- Schreiner, J.: Physik 4
- Breithaupt, J.: Understanding Physics for Advanced Level Students
porovnávali sme obsahovú stránku, grafickú a používanie experimentov
všeobecne sa obsahy dosť podobajú
Tab.1 Porovnanie učebníc v číslach pre kapitolu jadrová fyzika
Slovensko
Anglicko
Rakúsko
Počet vykonávaných experimentov (praktických laboratórnych meraní)
0 (0)
8 (1)
6(1)
Počet strán textu 34 31
Počet obrázkov 24 66 97
Priemerný počet obrázkov na jednu stranu
0,7
2,13
2,85
Rozdiely sú v usporiadaní kapitol, anglická a rakúska uvádza detailnejšie opisy experimentov, kým slovenská ucelenejšie historické prehľady a poznámky
Rakúske A4, farebné obrázky a schémy, aj definície a dôležité pojmy
Anglické A4, navyše množstvo farebných fotografií
Slovenské A5, čiernobiele, zvýraznenie tučným písmom

9. 3 Ciele a hypotézy
Hlavný cieľ bol tvorba a overenie použitia klasických experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovacom procese na gymnáziách a porovnanie so súčasným vyučovaním (bez použitia experimentov), z čoho sa odvíjali čiastkové ciele:
1. Analyzovať súčasný stav vyučovania jadrovej fyziky na gymnáziách na Slovensku a v zahraničí na základe týchto kritérií:
obsah učiva
používanie experimentov vo vyučovaní jadrovej fyziky
2. Pre potreby použitia experimentov vo vyučovacom procese navrhnúť parciálne zmeny v učebných plánoch:
v učivách venovaných rádioaktívnemu žiareniu rozšíriť vlastnosti žiarenia a zaradiť niekoľko experimentov,
zaradiť praktické laboratórne meranie do záveru tematického celku.
3. Navrhnúť a vypracovať súbor klasických experimentov nadväzujúcich na obsah a ciele tematického celku „Atómové jadrá a elementárne častice“.

10. 4. Vypracovať metodiku a didaktiku použitia experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovaní.
5. Vypracovať metodické listy pre učiteľov a žiacke pracovné listy pre každý experiment.
6. Ako alternatívu ku klasickým experimentov vypracovať kompatibilné reálne počítačom podporované experimenty nadväzujúce na obsah a ciele tematického celku „Atómové jadrá a elementárne častice“ vrátane metodických listov pre učiteľov a žiackych pracovných listov pre každý experiment.
7. Vytvorenie súborov na CD disku, ktoré budú obsahovať:
pozmenené učebné texty,
metodické a žiacke pracovné listy ku všetkým klasickým a reálnym počítačom podporovaným experimentom.
8. Realizovať pedagogický experiment, ktorého cieľom bolo zistiť do akej miery môže využívanie experimentov (klasických) z jadrovej fyziky prispieť:
k zvýšeniu aktívneho poznávania na hodinách fyziky,
k zlepšeniu vedomostnej úrovne z danej oblasti fyziky,
k zlepšeniu vzťahu žiakov k fyzike.

11. Na základe stanovených cieľov boli formulované jednotlivé hypotézy:
Hypotéza 1 (H1)
Využívanie experimentov z jadrovej fyziky prispeje k dosiahnutiu vyššej vedomostnej úrovne u žiakov v danej tematickej oblasti.
Hypotéza 2 (H2)
Využívanie experimentov z jadrovej fyziky prispeje k zlepšeniu vzťahu žiakov k predmetu fyzika.
Hypotéza 3 (H3)
Zaradenie experimentov z jadrovej fyziky signifikantne neovplyvní obsah tematického celku „Atómové jadrá a elementárne častice“.

12. 4 Návrh zmien 4.1 Parciálne zmeny v obsahu učiva
zmeny potrebné pre zaradenie experimentov
minimálne zavádzanie nových pojmov
celkovo pridaných desať experimentov + laboratórne meranie
4.2 Príprava experimentov
metodika a didaktika použitia experimentov z jadrovej fyziky
vypracovanie metodických listov pre učiteľov a pracovných listov pre žiakov
- príklad pracovného listu pre žiakov
alternatívne počítačom podporované experimenty (
(patria k výstupom medzinárodného projektu Leonardo da Vinci SI ComLab-SciTech II)
metodika a didaktika – navrhnutie štruktúry z didaktického a metodického hľadiska,
experimenty z jadrovej fyziky nové aj pre žiakov aj pre učiteľov, preto aj metodické aj žiacke pracovné listy
rovnako sa tento variant osvedčil v projekte ComLab 1 a ComLab 2
Žiacke pracovné listy obsahujú všetky informácie, ktoré žiak potrebuje na realizáciu experimentu a na základe ktorých by mal vedieť experiment uskutočniť
Metodické listy obsahujú všetky potrebné informácie, ktoré učiteľ potrebuje, aby boli experimenty správne vykonané, či už ako žiacke experimenty, čiže keď ich vykonáva žiak za pomoci učiteľa, prípadne ako demonštračné experimenty, čiže vykonávané učiteľom
Pripravili sme aj kompatibilné počítačom podporované experimenty, podobne vrátane metodických listov pre učiteľov a žiackych pracovných listov, štruktúra je podobná, líši sa v analýze nameraných dát, vo vyhodnotení, keďže pri ich realizácii budú využívané informačné a komunikačné technológie

13. 5 Pedagogický experiment
5.1 Výber vhodných tried
pedagogický experiment bol realizovaný na dvoch gymnáziách počas dvoch rokov
celkovo sa pedagogického experimentu zúčastnilo 337 žiakov
žiaci boli rozdelení v kontrolných a experimentálnych skupinách
výber a rozdelenie vhodných tried bol uskutočnený na základe vedomostnej úrovne žiakov z fyziky (posledné dve známky z fyziky na vysvedčení)
Graf 1 Rozloženie vedomostnej úrovne z fyziky Graf 2 Rozloženie vedomostnej úrovne z fyziky
na polroku vo 4. ročníku (BB 2005/2006) na konci 2. ročníka (ZV 2006/2007)
- 2005/2006 gymnázium v Banskej Bystrici
- 2006/2007 gymnázium v Banskej Bystrici a gymnázium vo Zvolene
- v rámci jedného gymnázia vyučoval ten istý vyučujúci vo experimentálnych a kontrolných triedach
- v kontrolných skupinách sa vyučovalo klasickým spôsobom, čiže bez použitia experimentov, kým v experimentálnych skupinách boli použité upravené učebné texty + experimenty
- rovnakým spôsobom sme vybrali triedy aj prvý rok (BB 2005/2006), aj druhý rok (BB 2006/2007, ZV 2006/2007)

14. 5.2 Analýza didaktických testov
po skončení výberu tried sa uskutočnil pedagogický experiment
v roku 2005/2006 na gymnáziu v BB a v roku 2006/2007 na gymnáziách v BB a ZV
preberal sa tematický celok „Atómové jadrá a elementárne častice“
v kontrolných triedach sa učilo klasicky (bez použitia experimentov)
v experimentálnych triedach bol použitý pozmenený učebný text vrátane experimentov
v závere tematického celku laboratórne meranie
po prebratí tematického celku absolvovali všetky skupiny didaktický test
použitý test bol neštandardizovaný
obsahoval desať úloh, obsah sme konzultovali s vyučujúcimi
bolo použité zložité skórovanie
namiesto priemerného skóre sme určovali vážené skóre testu
- v roku 2005/2006 na gymnáziu v BB dve experimentálne a dve kontrolné triedy, ten istý vyučujúci, preberal sa tematický celok „Atómové jadrá a elementárne častice“
- pozmenený učebný text – 8 experimentov + dve úlohy na laboratórnom meraní
- didaktický test vytvorený pre dve skupiny A a B, líšili sa len poradím úloh, test vykonaný v nasledujúcom týždni po prebratí tematického celku, časová dĺžka vypracovania testu bola 40 minút
- na výpočet reliability (spoľahlivosti, presnosti) výskumného nástroja sme použili tzv. Cronbachovu metódu
- na posúdenie obsahovej validity sme použili index obtiažnosti
- čo sa týka reliability testu – výsledky sa pohybujú v intervale (0,61;0,95)
- index obtiažnosti na posúdenie obsahovej validity leží v intervale (0,1;0,9)

15. Základné charakteristiky didaktického testu:
Tab. 2 Pridelené body a skórovanie jednotlivých úloh didaktického testu
Tab. 3 Charakteristiky jednotlivých testov pre kontrolné a experimentálne triedy
Úloha 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
10.
Skóre 1 2 3
Váha významu 4
K1_1+ K2_1
E1_1+E2_1
K1_2+K2_2
E1_2+E2_2
K1_3+K2_3
E1_3+E2_3
Počet žiakov riešiacich test 57 58 55
Priemerné skóre
10,68
12,97
9,87
13,11
11,70
12,95
Smerodajná odchýlka (s)
2,54
3,17
2,9
3,32
2,74
2,79
Index obtiažnosti (pi)
0,56
0,69
0,58
0,7
0,62
Koeficient reliability (r)
0,81
0,89
0,84
0,91
0,78
0,82
Smerodajná chyba merania (se)
1,10
1,05
1,16
0,95
1,28
1,18
Smerodajná chyba priemeru (sx)
0,34
0,42
0,38
0,45
0,37

16. 5.3 Vyhodnotenie didaktických testov
V úvode testu vo všetkých skupinách bola stanovená nulová hypotéza
H0: pričom hladinu významnosti sme zvolili α = 0,5.
V prípade zamietnutia nulovej hypotézy bola prijatá alternatívna hypotéza
H1: resp. H1:
predpokladali sme, že v experimentálnych skupinách dosiahnu žiaci vyššiu vedomostnú úroveň z fyziky, preto sme otázku formulovali ako jednostranný test
vychádzali sme pritom z pilotného prieskumu, ktorý sme uskutočnili v šk. roku 2004/2005, rovnako aj po konzultáciách s učiteľmi fyziky na gymnáziách z niektorých krajín EU
na overenie vyslovených hypotéz sme zvolili test rozdielu aritmetických priemerov, vychádzali sme z t-rozdelenia
kde sv je vážený priemer smerodajných odchýliek, n1, n2 sú počty žiakov v experimentálnej a kontrolnej triede

17. Gymnázium Banská Bystrica 2005/2006
Tab. 4 Štatistické vyhodnotenie testu – BB 2005/2006
Na základe kritéria |t| > t0,05;114 môžeme nulovú hypotézu H0 zamietnuť a prijať alternatívnu hypotézu H1:
Priemerné skóre žiakov experimentálnej skupiny (E1_1 + E2_1) je vyššie ako priemerné skóre žiakov kontrolnej skupiny (K1_1 + K2_1)
E1_1 + E2_1
K1_1 + K2_1
Počet žiakov riešiacich test 57
Relatívne skóre (pv priemer)
64,72
53,52
Medián (p)
66,66
53,33
Smerodajná odchýlka (s)
16,3
13,6
Variačné rozpätie
70,2
80,7
Variačný koeficient
25,18
25,43
Vážený priemer smer. odchýliek (sv)
15,01
Testovacia veličina (t)
3,98
Kritická hodnota (tα,f)
1,97
p-v priemer – relatívne vážené skóre testu
variačné rozpätie R – rozdiel medzi najvyšším a najnižším dosiahnutým skóre
variačný koeficient V – udávaný v percentách udáva kolísavosť skóre didaktického testu okolo aritmetického priemeru

18. Tab. 5 Frekvenčná tabuľka pre didaktický test – BB 2005/2006
Graf 3 Výsledky didaktického testu v kontrolnej a experimentálnej skupine BB 2005/2006
Skóre [%]
E1_1 + E2_1
K1_1 + K2_1 1.
19,3 - 35,4
7,02
8,77 2.
35,5 - 51,6
15,79
36,84 3.
51,7 - 67,7
33,33
31,57 4.
67,8 - 83,9
22,80 5.
21,05

19. Gymnázium Banská Bystrica 2006/2007
Tab. 6 Štatistické vyhodnotenie testu – BB 2006/2007
Na základe kritéria |t| > t0,05;113 môžeme nulovú hypotézu H0 zamietnuť a prijať alternatívnu hypotézu H1:
Priemerné skóre žiakov experimentálnej skupiny (E1_2 + E2_2) je vyššie ako priemerné skóre žiakov kontrolnej skupiny (K1_2 + K2_2)
E1_2 + E2_2
K1_2 + K2_2
Počet žiakov riešiacich test 55 58
Relatívne skóre (pv priemer)
67,21
51,49
Medián (p)
73,33
50,00
Smerodajná odchýlka (s)
16,2
14,8
Variačné rozpätie
84,2
87,7
Variačný koeficient
24,05
28,75
Vážený priemer smer. odchýliek (sv)
15,50
Testovacia veličina (t)
5,39
Kritická hodnota (tα,f)
1,97

20. Tab. 7 Frekvenčná tabuľka pre didaktický test – BB 2006/2007
Graf 4 Výsledky didaktického testu v kontrolnej a experimentálnej skupine BB 2006/2007
Skóre [%]
E1_2 + E2_2
K1_2 + K2_2 1.
10,5 - 28,1
5,45
12,07 2.
28,2 – 45,6
12,73
18,97 3.
45,7 - 63,2
23,64
44,83 4.
63,3 - 80,7
41,82
15,52 5.
80,
16,36
8,62

21. Počet žiakov riešiacich test 55
Gymnázium Zvolen 2006/2007
Tab. 8 Štatistické vyhodnotenie testu – ZV 2006/2007
Na základe kritéria |t| > t0,05;110 môžeme nulovú hypotézu H0 zamietnuť a prijať alternatívnu hypotézu H1:
Priemerné skóre žiakov experimentálnej skupiny (E1_3 + E2_3) je vyššie ako priemerné skóre žiakov kontrolnej skupiny (K1_3 + K2_3)
E1_3 + E2_3
K1_3 + K2_3
Počet žiakov riešiacich test 55
Relatívne skóre (pv priemer)
66,38
59,36
Medián (p)
70,00
61,66
Smerodajná odchýlka (s) 14
14,1
Variačné rozpätie
71,9
87,7
Variačný koeficient
21,16
23,79
Vážený priemer smer. odchýliek (sv)
14,05
Testovacia veličina (t)
2,62
Kritická hodnota (tα,f)
1,97

22. Tab.9 Frekvenčná tabuľka pre didaktický test – ZV 2006/2007
Graf 5 Výsledky didaktického testu v kontrolnej a experimentálnej skupine ZV 2006/2007
Skóre [%]
E1_2 + E2_2
K1_2 + K2_2 1.
12,3 - 29,8
1,81
5,45 2.
29,9 – 47,4
12,72
18,18 3.
47,5 - 64,9
34,54
47,27 4.
65,0 - 82,5
16,36 5.
82,
na základe frekvenčných tabuliek a k ním zodpovedajúcich grafov môžeme konštatovať , že relatívne vážené skóre vo všetkých troch experimentálnych skupinách
je vyššie ako v kontrolných skupinách.
- vplyv rozdielnej vedomostnej úrovne pred testovaním bol minimálny, čo sme ukázali v časti venovanej výberu vhodných tried
- vplyv na výsledky nemal ani vyučujúci, keďže v rámci každého roku učil ten istý vyučujúci
- skupiny sme sa rozhodli nespojiť do jednej : prvý rok sa jednalo o žiakov štvrtého ročníka, druhý rok o žiakov tretieho ročníka – školy prešli na systém, kde učivo predpísané osnovami bolo preberané
v troch rokoch, pričom v poslednom majú žiaci možnosť si zapísať fyziku ako voliteľný predmet

23. 5.4 Vyhodnotenie dotazníka
cieľom dotazníka bolo zistiť postoje žiakov k vyučovaciemu predmetu fyzika
použili sme metódu sémantického diferenciálu vytvoreného zo siedmych sedembodových škál (na opačných koncoch boli bipolárne adjektíva)
dotazník bol použitý aj vo forme pretestu, aj vo forme posttestu
Výsledky dotazníka:
u žiakov kontrolných skupín v dotazníku pred preberaním jadrovej fyziky a v dotazníku po preberaní jadrovej fyziky nedošlo k výraznejším rozdielom
u žiakov experimentálnych skupín nastal viditeľný posun v pozitívnom smere
Graf 6 Vyhodnotenie dotazníka pre K1_3 + K2_ Graf 7 Vyhodnotenie dotazníka pre E1_3 a E2_3
prvé tri škály sa venovali obľúbenosti fyziky u žiakov, ďalšie tri obtiažnosti predmetu fyzika a posledná škála dôležitosti fyziky
pre všetky skupiny a pre každú škálu samostatne sme vypočítali aritmetický priemere, medián a smerodajnú odchýlku

24. V závere dotazníka sme žiakom položili dve otázky:
Čo sa vám páčilo na experimentoch z jadrovej fyziky?
„skúsili sme si to na vlastnej koži“
„práca s rádioaktívnym materiálom nemôže byť nezaujímavá“
„dovolilo mi to pochopiť vlastnosti žiarenia“
„konečne sme niečo videli aj na vlastné oči“
„zaobišiel by som sa aj bez toho, ale pomohlo mi to pochopiť niektoré veci“
Myslíte si, že experimenty sú potrebné?
„áno, názorne ukážu mnohé princípy“
„nie sú dosť zaujímavé s pomôckami, ktoré sú dostupné“
„skôr pochopím teóriu, keď poznám aj prax“
„robia fyziku zaujímavejšou“
„koho to nebaví, nepomôžu ani labáky“
takmer u všetkých žiakov bol postoj k experimentom z jadrovej fyziky veľmi pozitívny, žiakom sa experimenty a práca s rádioaktívnymi žiaričmi páčila a pochopili mnohé veci, ktoré by si bez týchto experimentov len ťažko vedeli predstaviť

25. 6 Závery 6.1 Závery vyplývajúce z pedagogického experimentu
1. Používanie experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovacom procese prispelo k dosiahnutiu vyššej vedomostnej úrovni u žiakov experimentálnych tried v danej tematickej oblasti, čím sa potvrdila hypotéza H1.
2. Používanie žiackych a demonštračných experimentov, rovnako aj praktického laboratórneho merania z jadrovej fyziky vo vyučovaní prispieva k vyššej názornosti preberaného učiva, zapája žiakov vo všetkých fázach procesu, čím ich aktivizuje k aktívnej práci, v prípade žiackych experimentov rozvíja ich schopnosť samostatne pracovať. Okrem toho približuje žiakom prácu s rádioaktívnymi látkami v skutočných vedeckých laboratóriách.
3. Požívaním experimentov z jadrovej fyziky vo vyučovaní sa v experimentálnych skupinách vzťah žiakov k fyzike zlepšil, po absolvovaní výučby jadrovej fyziky s využitím experimentov ohodnotili žiaci fyziku ako zaujímavejší a zrozumiteľnejší predmet. Krivky sa síce stále pohybovali v negatívnych, prípadne neutrálnych hraniciach, avšak je možné konštatovať, že došlo k určitému posunu v pozitívnom smere.

26. 4. Z výsledkov dotazníka taktiež vyplýva, že experimenty z jadrovej fyziky zvyšujú u žiakov obľúbenosť a atraktívnosť vyučovacieho predmetu fyzika. (z bodov 3 a 4 vyplýva potvrdenie hypotézy H2)
5. Keďže vo všetkých kontrolných a všetkých experimentálnych skupinách bolo prebrané takmer to isté učivo za tú istú časovú jednotku a  zaraďovanie nových pojmov do upravených textov pre experimentálne skupiny bolo minimálne, je možné konštatovať, že experimenty z jadrovej fyziky signifikantne neovplyvnili obsah tematického celku „Atómové jadrá a elementárne častice“, čím sa potvrdila hypotéza H3.

27. 6.2 Prínos Ako prínosy môžeme označiť:
hĺbkovú analýzu, ktorú sme získali analyzovaním súčasného stavu vyučovania jadrovej fyziky na gymnáziách na Slovensku a v niektorých krajinách Európskej únie,
vypracovaný súbor klasických a kompatibilných reálnych počítačom podporovaných experimentov nadväzujúcich na obsah a ciele tematického celku „Atómové jadrá a elementárne častice“ vrátane metodických listov pre učiteľov a žiackych pracovných listov pre žiakov v tlačenej, ale aj v elektronickej podobe,
vypracovanú metodiku a didaktiku použitia experimentov vo vyučovaní
prípravu a realizovanie pedagogického experimentu, ktorým sme zistili a poukázali na nedostatky súčasného vyučovania jadrovej fyziky na Slovenských gymnáziách, navrhli riešenie, ktoré túto situáciu zlepší, vrátane spôsobu ako to uskutočniť

28. Ďakujem za pozornosť